ارزیابی آسایش حرارتی انسان در فضای باز شهری مطالعه موردی: استان قم

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه آلودگی هوا، پژوهشکده هواشناسی، تهران، ایران

چکیده

سابقه و هدف:
فضای باز، مهمترین عرصه شکل‌گیری تعامل­ های اجتماعی انسان‌ها بشمار می‌رود و ممکن است توسط یک طیف وسیعی از پارامترها تحت تأثیر قرار بگیرد. جلب رضایت افراد برای حضور در چنین فضاهایی عامل اصلی رشد اقتصادی، اجتماعی و سیاسی در این‌گونه شهرها می‌باشد. مطالعه و شناسایی محدودیت‌ها و بحران­ های اقلیمی و نیز آگاهی از پتانسیل‌های محیط زیستی نهفته در ویژگی‌های طبیعی و اقلیمی یک منطقه در فصل‌های مختلف سال ‌بمنظور لحاظ شدن آن‌ها در برنامه‌ریزی‌های مختلف استانی از اهمیت درخور توجهی برخوردار است و می‌تواند نقش اساسی در برنامه‌ریزی‌های شهری و منطقه‌ای داشته باشد. در همین راستا، هدف پژوهش حاضر تعیین آسایش حرارتی انسان در فضای باز استان قم تعیین گردید.
مواد و روش‌ها:
در پژوهش حاضر با استفاده از شاخص‌های متوسط نظرسنجی پیش‌بینی‌شده و دمای معادل فیزیولوژی، آسایش حرارتی انسان در فضای باز استان قم موردبررسی قرار گرفت. برای این منظور داده‌های مربوط به پنج پارامتر دما، رطوبت نسبی، سرعت باد، فشار بخارآب و میزان ابرناکی در سه ایستگاه قم، کهک و سلفچگان، برای یک دوره آماری مشترک 12 ساله (2017-2004) از سازمان هواشناسی کشور استخراج شد و با انتقال داده‌های بالا در مقیاس‌های زمانی مختلف با استفاده از قابلیت نرم‌افزار RayMan شاخص‌های PET و PMV محاسبه و بررسی شد.
نتایج و بحث:
بررسی‌ها نشان داد که دوره آسایش اقلیمی در این استان محدود به دو دوره مجزا بوده که با گذار از دوره‌ی گرم به سرد و سرد به گرم هم‌زمان است. این شرایط ‌بطور میانگین 92/7 درصد از سال را به خود اختصاص داده است که دوره اول آن در ماه‌های مارس و آوریل (فروردین و اردیبهشت) و دوره دوم در ماه اکتبر (آبان) توزیع‌شده است و بی­ همتاترین فصل­ها برای انجام فعالیت‌های محیطی در استان قم می‌باشند. به دلیل وجود تنوع جغرافیایی و به تبعیت از پراکنش توپوگرافی، تضاد شرایط حرارتی در نتایج این پژوهش به‌ روشنی مشاهده شد، به‌گونه‌ای که منطقه­ های مرتفع و کوهستانی با 27/50 درصد از ایام سال در قلمرو تنش‌های سرمایی قرارگرفته‌اند و تنش‌های گرمایی در نواحی پست و کم ارتفاع با 63/51 درصد وجه غالب شرایط اقلیمی منطقه می‌باشند و درصد بیشتری از ایام سال را در برگرفته‌اند. در بررسی ماهانه مشخص شد که مهم ترین مؤلفه بازدارنده آسایش حرارتی در مرکز و شرق استان، تنش‌های گرمایی متوسط تا بسیار شدید در ماه‌های می، ژوئن، ژوئیه، اوت و سپتامبر (خرداد، تیر، مرداد، شهریور و مهر) است، درصورتی‌که عمده‌ترین محدودیت شهرهایی که در ارتفاعات قرار دارند، تنش‌های سرمایی شدید در ماه‌های نوامبر، دسامبر، ژانویه، فوریه و مارس (آذر، دی، بهمن، اسفند و فروردین) می باشد. تفسیر نتایج نشان داد که تاثیرهای ارتفاع و پراکنش توپوگرافی سبب پیدایش تنوع اقلیمی در این منطقه شده است ‌بطوری‌که امکان رخداد تمام شرایط زیست‌اقلیمی با تنوع نسبتاً زیادی در گستره استان قم وجود دارد.
نتیجه‌گیری:
نتایج این پژوهش نشان داد که خروجی شاخص‌های زیست‌اقلیمی PET و PMV، توانایی آشکارسازی دوره‌های آسایشی و نبود آسایش استان قم رادارند و با واقعیت منطقه به‌خوبی سازگار هستند و باوجود تفاوت­های جزئی، می‌توانند نمودهای به ­نسبت همگونی از اقلیم آسایشی آنجا را نشان دهند و اطلاعات بهتری را برای برنامه‌ریزی و تصمیم‌گیری در اختیار ما بگذارند. بطورکلی، با توجه به روش‌ها و شاخص‌های مختلف و نتایج به‌دست‌آمده از تجزیه‌وتحلیل داده‌ها، برای تحقق هدف­ها باید از تلفیق شاخص‌های مختلف استفاده کرد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Assessment of thermal comfort in urban open space (case study: Qom province)

نویسندگان [English]

  • Faezeh Noori
  • Abbas Ranjbar
  • Ebrahim Fatahi
Department of Air Pollution, Atmospheric Science and Meteorogical Research Center, Tehran, Iran
چکیده [English]

Introduction:
Open spaces are the most important area of human social exchange, which may be affected by a wide range of factors. Encouraging individuals for being outdoor is one of the main factors for economic, social and political development in the cities. Studying and determining the limitations and climate hazards along with noticing their hidden ecological potentials in different seasons of the year should be taken into account for different provincial planning. It can also play a key role in urban and zone planning. For this reason, the objective of this research was the determination of the thermal comfort of people in Qom Province’s outdoor.
Meterial and methods:
In this research, predicted mean score (PMV), equivalent physiological temperature (PET) and human thermal comfort in outdoors of Qom Province were analyzed. For this purpose, five parameters including temperature, relative humidity, wind speed, water vapor pressure and cloud coverage in three weather stations of Qom, Kahak, and Salafchegan were extracted in a 12-year period of time (2004-2017). The data were then transferred to RayMan software in different time scales and then PET and PMV were calculated and analyzed.
Results and disscussion:
Our analyses showed that climate comfort period in this province was limited to two separate periods, which is simultaneous with the transition of the warm period into a cold one or vice versa. This situation contains 7.92% of the year; the first period is during April and May, while the second period occurs in October. These months were the best times for environmental activities in Qom Province. Because of geographic variety and topographic distribution, the inconsistency of the thermal situation can be clearly observed in this research. Mountainous places were faced with cold tensions in 50.27% of the year and low altitude places were faced with warm tensions in 51.63% of the year. Monthly analysis showed that the limiting factors of thermal comfort in the central and eastern part of the province were medium and high thermal tensions in May, June, January, August, and September, while the only limitation of mountainous cities was the cold tensions happening in November, December, January, February, and March. The results showed that the effects of altitude and topographic distribution caused climate variations in this zone, which makes every ecological climate situation possible to happen in Qom province.
Conclusion:
Results of this research showed that the output of eco-climate factors of PET and PMV has the capability of clarifying comfort and discomfort periods in Qom Province. Besides minor differences, it can present homogeneous phenomenon of comfort climate in this city and provide better information for planning and management purposes. In general, according to different methods, factors, and data analysis, an integration of different factors should be considered to achieve our goals.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PET
  • PMV
  • RayMan
  • Thermal comfort

مراجع

  1. Abdel-Ghany, A.M., Al-Helal, I. M. and Shady, M. R. 2013. Human Thermal Comfort and Heat Stress in an outdoor Urban Arid Environment, A Case Study. Advances in Meteorology Journal.Vol 2013, 1-7.
  2. Akbarian, R., Roshan, S.R. and Negahban, S., 2016. Assessment of tourism climate opportunities and threats for villages located in the Northern Coasts of Iran. International Journal of Environmental Research. 10,601-612.
  3. Ataie, H., Hasheminasab, S., Zarean, M. and Heydari, R., 1393. Evaluate the effects of daily changes in the weather Tourism in Kurdistan Using PET, Scientific - Research Quarterly of Geographical Data.23,32-40.(In Persian with English abstract).
  4. Blazejczyk, K., Epstein, Y., Jendritzky, G., Staiger, H. and Tinz, B., 2012. Comparison of UTCI to selected thermal indices. International Journal of Biometeorology. 56, 515-535.
  5. Baaghideh, M., Asgari, A., Shoja, F. and Jamalabadi, J., 1393. Investigation and comparison of the performance of Rayman model parameters in determining the appropriate tourism calendar. Geography and Development Journal. 36,123-135(In Persian with English abstract).
  6. Coccolo, S., Jerome, K., Scartezzini, J.H. and Pearlmutter, D., 2016. Outdoor human comfort and thermal stress:A comprehensive review on models and standards. Urban Climate Journal. 18, 33-57.
  7. Deb, C. and Ramachandraiah, A., 2010. The significance of physiological equivalent temperature (PET) in outdoor thermal comfort studies. International Journal of Engineering Science and Technology. 2(7), 2825–2828.
  8. Esmaili, R., Gandomkar, A. and Habibi Nokhandan, M., 1390. Assessment of omfortable climate in several main Iranian tourism cities using physiologic quivalence temperature index. Natural Geography Journal. 75, 1-18. (In Persian with English abstract).
  9. Epstein, Y. and Moran, D.S. 2006. Thermal comfort and the heat stress indices, Industrial Health Journal. 44(3), 388–398.
  10. Forsthoff, A. and Neffgen, H., 1999. Theassessment of heat radiation. International Journal of Industrial Ergonomics. 23(5-6), 407–414.
  11. Fanger, P.O., 1972. Thermal comfort: Analysis and Applications in Environmental Engineering. SAGE Journal. 92, 164-164.
  12. Givoni, B., Noguch, M. and Saaroni, H., 2003. Outdoor comfort research issues. Energy and Buildings Journal. 35(1), 77–86.
  13. Ghani, S., Bialy, E.M., Bakochristou, F., Gamaledin, S.M.A., Rashwan. M.M. and Hughes, B., 2017. Thermal comfort investigation of an outdoor air-conditioned area in a hot and arid environment. Science and Technology for the Built Environment Journal. 23, 1113–1131.
  14. Höppe, H., 1999. The physiological equivalent temperature – a universal index for the biometeorological assessment of the thermal environment. International Journal of Biometeorology. 43, 71-75.
  15. Honjo, T., 2009. Thermal comfort in outdoor environment. Global Environmental Research.13, 43-47.
  16. Heidari, S. and Manaf, A., 1392. Evaluation of outdoor comfort characteristics. Geography and Regional Development Magazine. Geography and Regional Development Journal. 20, 197-216. (In Persian with English abstract).
  17. Hedayatirad, F., Shabankari, M., Zarghamiyan, M.R. and Abraghei, S., 1395. Evaluation of the bioclimatic indices influencing human comfort. Environmental science and technology Journal. 3, 24-41(In Persian with English abstract).
  18. Jendritzky, G. and Nübler, W., 1981. Model analysing the urban thermal environment in physiologically significant terms. Meteorology and Atmospheric Physics Journal. 29,(4), 313-326.
  19. Jendritzky, G., 1990. Selected questions of topical interest in human bioclimatology. International Journal of Biometeorology. 35(3), 139–150.
  20. Jan Paul, B., Grigorieva, E.A. and Matzarakis, A., 2013. Human-Biometeorological assessment of urban structures in extreme climate conditions: The example of Birobidzhan, Russian Far East. Hindawi Publishing Corporation Advances in Meteorology Journal. Vol 2013, 1-10.
  21. Khoshnafas, M. and Sedaghat, M., 1394. Climate comfort investigation by weather severity index (Case study Northwest of Iran). Applied Climatology Journal. 2, 94-104. (In Persian with English abstract).
  22. Lindqvist, T.S.M. and Lindqvist, S., 2004. Thermal bioclimatic conditions and patterns of behaviour in an urban park in Goteborg. International Journal of Biometeorology. 48(3), 149–156.
  23. Mcgregor, G., Markou, M., Bartzokas, A. and Katsoulis, B., 2002. An evaluation of the nature and timing of summer human thermal discomfort in Athens, Greece. Climate Research Journal. 20, 1, 83-94.
  24. Matzarakis, A. and Mayer, H., 1996. Another kind of environmental stress: Thermal Stress. News Letter. 18, 7-10.
  25. Matzarakis, A., Mayer, H. and Iziomon, M.G., 1999. Applications of a universal thermal index: Physiological equivalent temperature. International Journal of Biometeorology. 43, 78-84.
  26. Matzarakis, A., Rutz, F. and Mayer, H., 2006. Modeling the thermal bioclimate in urban areas with the RayMan model. In Proceedings 23th Conference Clever Design, 6th- 8th September, Geneva, Switzerland.
  27. Matzarakis, A., 2007. Climate thermal comfort and taourism. In Proceedings 1th International Workshop on Climate Change and Tourism. 9th -11th April, Djerba, Tunisia.
  28. Matzarakis, A. and Amelung, B., 2008. Physiological equivalent temperature as indicator for impacts of climate change on thermal comfort of humans. Seasonal Forecasts, Climatic Change and Human Health Journal. 30, 161-172.
  29. NIOSH, 1986. Criteria for a Recommended Sandard: Ocupational Eposure to Hot Environment, National Institute for Occupational Safety and Health, Washington DC.
  30. Najafi, M.A. and Najafi, N., 1391. Climate comfort investigation by PMV and PPD methods. Haft Hesar Journal. 1, 61-70. (In Persian with English abstract).
  31. Nikolopoulou, M. Baker, N. and Steemers, K., 2001. Thermal comfort in outdoor urban spaces: Understanding the human parameter. Solar Energy Journal.70, 227–235.
  32. Parsons, K., 2014. Human Thermal Environments: The Effects of Hot, Moderate, and Cold Environments on Human Health, Comfort and Performance. London, New York.
  33. Perch-Nielsen, S.L., Amelung, B. and Knutti, R., 2010. Time is of the essence: adaptation of tourism demand to climate change in Europe. Climate Change Journal. 103, 363-381.
  34. Rozati, S.H. and Ghanbaran A., 1393. Comfort evaluation in urban open spaces based on wind comfort criteria, Case study: Isfahan. Environmental Sciences Journal. 4, 105-112 (In Persian with English abstract).
  35. Roshan, GH., Yousefi, R. and Fitchett, J.M., 2015. Long-term trends in tourism climate index scores for 40 stations across Iran: the role of climate change and influence on tourism sustainability. International Journal Biometeorol. 60, 33-52.
  36. Rodrigues, A.M., Piedade, C.D. and Braga, A.M., 2009.Termica de Edificios; Orion, Amadora.
  37. Rubistein, M., Ganor, E. and Ohring, G., 1980. Areal distribution of the discomfort index in Israel. Journal. 24, 315–322.
  38. Stathopoulos, T., Wu, H. and Zacharias, Z., 2004. Outdoor human comfort in an urban climate. Building and Environment Journal. 39, 297–305.
  39. Spagnolo, J. and de Dear, R., 2003. A field study of thermal comfort in outdoor and semi-outdoor environments in subtropical Sydney Australia. Building and Environment Journal. 38, 721-738.
  40. Tseliou, A., Ioannis, X.T., Lykoudis, S. and Nikolopoulou, M., 2010. An evaluation of three biometeorological indices for human thermal comfort in urban outdoor areas under real climatic conditions. Building and Environment Journaal. 45, 1346-1352.
  41. Van, K.D.L., Boerstra, A.C., Raue, A.K. and Kurvers, S.R., 2002. Thermal indoor climate building performance haracterized by human comfort response., Energy and Buildings Journal. 34(7), 737–744.
  42. Yahia, M.W. and Johansson, E., 2013. Evaluating the behavior of different thermal indices by investigating various outdoor urban environments in the hot dry city of Damascus، Syria. International Journal of Biometeorology. 57, 615-30.
  43. Zolfaghari, H., 1390. Setting the appropriate time calendar for Tabriz using PET and PMV indexs. Geographic Research Journal. 62, 129-141.

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار